Кратко о содержании статьи:
В данной статье рассматривается совершенно новый технический принцип устройства пистолета, — замена прямолинейных направляющих затвора пистолета на радиальные.
Применение радиальных направляющих, выполненных по пологой дуге окружности большого радиуса, позволяет поднять затыльник рукоятки пистолета существенно выше, что обеспечивает весьма впечатляющее улучшение одновременно целого ряда характеристик пистолета. Настолько, что это способно претендовать буквально на сенсацию в оружейном мире.
Этот парадоксальный по своей новизне и простоте технического решения принцип очень убедительно опровергает наше прочно укоренившееся заблуждение, что направляющие затвора могут быть только и исключительно прямолинейными.
Данная идея представлена , как результат развития известных ранее технических решений, проверенных временем и успешно зарекомендовавших себя на практике. Приводится её общее техническое и теоретическое обоснование, рассмотрены преимущества, достигаемые применением принципа.
В качестве убедительного доказательства практической осуществимости пистолета с радиальными направляющими затвора (РНЗ) приводится видео стрельбы из его предельно-близкого аналога - пистолета Рэнди Нерони (Randy Neroni) из США, с наклонными направляющими затвора, информация о котором лишь недавно впервые появилась в интернете.
Статья ставит целью популяризацию принципа РНЗ, изучаемого автором на протяжении 8 лет.
Постановка проблемы.
В короткоствольном оружии с момента появления в 1980 году концептуального пистолета Глок-17, удачно воплотившего в себе наиболее проверенные технические решения и прогрессивные технологии, стали постепенно развиваться признаки кризиса дальнейшего развития. Подавляющее большинство новых моделей пистолетов стало представлять собой по существу лишь "вариации" Глок-17 с малозначительными отличиями. Возникло и сформировалось целое направление полимерных пистолетов-страйкеров.
За почти полтора века предыдущего развития нива оружейной механики короткоствольного оружия (далее КСО) оказалась "перепахана вдоль и поперёк" огромным количеством талантливых конструкторов-оружейников неисчислимое число раз. В итоге многообразие конструкций пистолетов фактически достигло " степени насыщения".
Как же преодолеть эту "проблему кризиса развития"?! Неужели дальнейшее развитие КСО застыло на этой "точке замерзания"?..
В поисках ответа на этот вопрос в результате длительного и углублённого конструкторского поиска удалось найти возможную "точку роста" - ломаные направляющие затвора.
Ломаные направляющие затвора.
Специалистам в области короткоствольного оружия известен спортивный пистолет ХРБ-88 конструкции выдающихся оружейников советского периода Е.Л. Хайдурова и В.А. Разорёнова с участием Г.М. Бучукури под мелкокалиберный патрон калибра 0.22LR.
В настоящее время в Германии производится его современный клон - спортивный пистолет Feinwerkbau AW93.
Уникальным отличием данного пистолета является применение в его конструкции принципа ломаных направляющих затвора. (См. рис. 1)
Суть принципа в том, что передняя часть затвора пистолета движется параллельно стволу, как у обычных пистолетов, а задняя - по наклонным направляющим рамки с некоторым подъёмом вверх.
Незначительный наклон задних направляющих практически не влияет на функционирование как отдельных механизмов, так и пистолета в целом.
Вместе с тем, это конструктивное решение обеспечивает пистолету ряд существенных преимуществ. Оно позволяет поднять затыльник рукоятки пистолета выше, что уменьшает высоту оси канала ствола (плечо отдачи), а следовательно и подброс ствола; улучшает эргономику пистолета, придавая рукоятке наклон, наиболее соответствующий анатомическому строению кисти руки; перемещает центр тяжести оружия ниже, снижая тенденцию к заваливанию вбок при боковом переносе точки прицеливания и улучшая балансировку оружия в целом.
Причем эта схема работает более 30 лет в пистолетах высших спортивных достижений, доказав этим свою работоспособность и целесообразность.
Однако при использовании более мощных пистолетных патронов данный принцип неприемлем. Причина этому - возникновение нежелательных ударных процессов в направляющих после выстрела, что приведёт к их ускоренному износу и снижению ресурса пистолета.
Возникает проблема - каким образом устранить данный недостаток при сохранении указанных выше достоинств схемы?!
Предлагаемое решение проблемы.
Для снижения контактных напряжений в точке перелома ломаных направляющих затвора пистолета напрашивается простое решение - скругление угла. Так вот - если это скругление увеличивать и увеличивать "до предела" - мы приходим к замене ломаных направляющих радиальными, тем самым как бы аппроксимируя ломаные направляющие дугой окружности.
Очевидно, что в этом случае ударные процессы на направляющих полностью устранятся, а контакт будет происходить по всей поверхности направляющих, что обеспечит их живучесть. В то же время механика процесса перезарядки останется такой же, как и в случае с ломаными направляющими. Указанные выше достоинства схемы при этом полностью сохранятся.
Таким образом, дальнейшим развитием принципа ломаных направляющих затвора может стать новый принцип - принцип радиальных направляющих затвора (РНЗ) пистолета (см. видео 1).
Видеоролик1. Компьютерная анимация пистолета с РНЗ
Это простое, и одновременно парадоксальное решение способно открыть возможность для создания пистолетов с радиальными направляющими затвора, имеющих превосходство над классическими образцами по целому ряду значимых характеристик.
Преимущества, достигаемые при использовании РНЗ.
Изучение принципа показало, что при его применении в конструкции пистолета достигаются следующие преимущества:
Во-первых: - снижение габарита оружия по высоте в среднем на 20 мм по сравнению с ближайшими аналогами класса «компакт», напр. Глок-19.
Как видно на рис. 4, пистолет с РНЗ класса «компакт» имеет одинаковую высоту с пистолетом ГЛОК-26 «субкомпакт» (согласно данным сайта компании). Но в пистолетах класса «субкомпакт» рукоятка для улучшения компактности по высоте укорочена, и мизинец руки в её удержании не участвует. Здесь же обеспечивается полный хват рукоятки всеми пальцами руки. Очевидно превосходство пистолета с РНЗ по эргономике и компактности .
Для пистолетов скрытого ношения класса 'компакт' и 'субкомпакт', занимающих значительную нишу на рынке КСО, выигрыш по высоте на 20 мм является большой величиной, недостижимой для классических аналогов, и имеет важное, определяющее значение. Есть все основания утверждать, что данное преимущество способно вывести пистолет в лидеры рынка пистолетов скрытого ношения (!).
Во-вторых: - снижение плеча отдачи - ориентировочно до 0 мм.
Для сравнения, у пистолета Глок-17 плечо отдачи равно 20 мм , у пистолета Strike One - 12 мм.
Это способно сократить подброс оружия, за счет чего последующий точный выстрел может быть произведён на доли секунды быстрее. Данное свойство может оказаться важным в экстремальных для стрелка ситуациях.
Рядом экспертов по стрельбе высказывается мнение, что у среднестатистического организма человека есть предельный порог нервной реакции в 0,12 сек. Существующее оружие работает быстрее этого предела. Не зависимо от конструкции пистолета, очень небольшой процент стрелков физически способен повторно нажимать на спусковой крючок стабильно быстрее 0,20 сек., и лишь единицы способны делать это быстрее 0,15 сек. (как правило, при большом объёме тренировок).И поэтому снижение подброса практически лишено смысла.
Однако в служебной или боевой обстановке возможны различные ситуации, например стрельба малотренированным стрелком, в т. ч. с одной руки, или раненым бойцом, напр. в ослабленном состоянии, В этих случаях более комфортный уменьшенный подброс ствола и возвращение на прицельные приспособления может оказаться безусловно полезным свойством.
Таким образом хотя низкая ось ствола и уменьшенный подброс оружия "ничтожны" в глазах ряда скептически настроенных экспертов, в любом случае это является , пусть даже и небольшим, но всё же преимуществом пистолета.
В-третьих: - улучшение эргономики пистолета.
Форма рукоятки благодаря поднятому относительно спусковой скобы затыльнику соответствует эргономике спортивных пистолетов. Подобная форма наилучшим образом соответствует анатомическому строению кисти. Это способно улучшить удержание и управляемость оружием при стрельбе, повлиять на повышение точности стрельбы.
В-четвертых: - центр масс группы деталей затвор-ствол, имеющей массу порядка 400 гр., за счет применения радиальных направляющих смещается вниз и располагается примерно на 20 мм ниже, чем у аналогов.
Благодаря этому пистолет заметно лучше контролируется при быстром переносе точки прицеливания - нет тенденции к его заваливанию по инерции вбок, что способно обеспечить некоторое преимущество при скоростной стрельбе.
Прим.: Низкое положение центра тяжести оружия считается важным достоинством в спортивных пистолетах. Для его снижения стрелки-спортсмены нередко используют специальные балансировочные грузы, закрепляемые под стволом.
Пятое преимущество: — возможность реализации более высокой подачи патрона из магазина в патронник. Это объясняется тем, что при отходе назад досылающий выступ затвора одновременно приподнимается вверх до 3 мм из-за его движения по дуге направляющих. Поэтому дно очередного досылаемого патрона может быть приподнято на эту величину без риска «двойной подачи» — зацепления нижележащего патрона. Достигается почти прямая подача патрона в патронник по вертикали, что повышает надёжность как подачи патрона, так и пистолета в целом.
Шестое преимущество: - прицельные приспособления, установленные на верхней части затвора, располагаются существенно ниже, Поэтому амплитуда (размах) боковых "микроколебаний" прицельных приспособлений будет несколько меньше. Пистолет более жёстко удерживается рукой. Можно ожидать , что это способно в некоторой степени улучшить удобство и быстроту прицеливания, точность пистолета.
Имеется также и ряд других, менее значимых преимуществ.
Краткое техническое обоснование.
В процессе изучения принципа РНЗ выяснилось следующее.
Затвор при откате отклоняется по дуге окружности направляющих на угол всего лишь около 2° . Данный угол характеризуется следующими тригонометрическими коэффициентами: cos 2° = 0.999 (практически ≈1); sin 2° = 0.04, (всего лишь 4%, т.е практически ≈ 0). Для сравнения, при прямолинейных направляющих угол поворота затвора равен нулю (cos 0° =1, sin 0° = 0). Следовательно, движение затвора на длине отката лишь незначительно отличается от прямолинейного . Проще говоря, основные действующие силы лишь незначительно изменятся по направлению и величине. Подобными малыми величинами, как известно, в инженерных расчетах принято пренебрегать, поскольку они не выходят за пределы естественных погрешностей.
Также, при откате затвора в момент выстрела появятся дополнительные силы трения из-за центробежной силы, возникающей на направляющих.
Проведённые расчеты показали, что данные силы трения даже при наихудших условиях - коэффициенте трения 0.3 и жёстко зафиксированной рамке пистолета, - поглощают не более 2,7% от общей энергии затвора при откате. Подобная величина также находится в пределах естественных погрешностей, поэтому ею можно пренебречь.
Однако в реальных условиях выстрела пистолет не зафиксирован жёстко. Он удерживается в руке и имеет некоторую подвижность, в результате чего происходит подброс ствола. По мере отката затвора дульная часть пистолета поднимается вверх и геометрический центр дуги окружности направляющих уходит назад (!). В результате происходит, условно говоря, «развертка» окружности (см. галерею из 2-х рисунков, рис. 3). Более того, угол подброса (порядка 10...15 град.) существенно больше, чем угол поворота затвора (ок. 2 град.) и последний оказывается поглощён первым. Поэтому центробежная сила будет существенно меньше указанной выше величины, либо вообще не возникнет (!) в процессе отката.
Данный вопрос требует углубленного теоретического анализа и практической проверки, Но из анализа начальных и конечных положений центров тяжести затвора в случае прямолинейных и радиальных направляющих (рис.3) можно оценить динамику процесса и сделать вывод, что в целом конечные положения центров тяжести в обоих случаях близки, следовательно поперечные силы инерции при РНЗ по существу не увеличиваются по сравнению с прямолинейными направляющими.
Наоборот, за счет ожидаемого уменьшения подброса пистолета (из-за уменьшения плеча отдачи !) поперечные силы, ( а следовательно силы трения и износ направляющих) вероятно будут даже меньше (!)
Особенности принципа РНЗ.
Применение в пистолете принципа РНЗ хотя в целом и не отличается по процессу перезаряжания от классических пистолетов, имеет в некоторых чертах свою собственную определённую специфику.
Одной из особенностей принципа РНЗ является извлечение гильзы из патронника с некоторым перекосом относительно патронника, поскольку зеркало затвора при его откате движется не прямолинейно, а по дуге окружности РН.
Однако, как известно, в принципе запирания Браунинга в результате опускания казённой части ствола при отпирании затвора перекос также имеет место, но проблем с экстракцией гильзы при этом нет. Известен и пистолет-пулемёт Яти-Матик с движением затвора по наклонным направляющим, в котором извлечение гильзы также обеспечено. Поэтому несоосное извлечение гильзы может быть реализовано известными способами.
Из этого следует и другой вывод. Применение в пистолете с РНЗ принципа запирания Браунинга нежелательно, поскольку это ещё больше увеличит перекос гильзы при экстракции. В связи с этим необходим другой механизм запирания, обеспечивающий прямолинейное движение ствола на коротком ходе.
При анализе движения затвора в момент выстрела выяснилась также одна существенно-важная положительная особенность. Поскольку основная часть массы затвора , в силу его естественной конфигурации, расположена выше оси ствола (см. рис. 6), то и центр тяжести затвора будет находится выше оси ствола. Поэтому в момент выстрела возникнет не только усилие отдачи, толкающее затвор назад, но и вращательный момент на плече между осью ствола и центром тяжести затвора, стремящийся повернуть затвор в направлении, препятствующему подбросу ( дульной частью вниз). При этом вектор импульса отдачи как бы поворачивается вдоль радиальных направляющих. Это будет способствовать движению затвора по радиусу направляющих, уменьшая силу трения и подброс оружия.
Другая особенность принципа РНЗ в том, что затвор пистолета с РНЗ имеет уменьшенную высоту в задней части. Поэтому перезаряжание удобнее производить за переднюю часть затвора. Необходимо предусмотреть обеспечение "ухватистости" затвора .
При выстреле в процессе отката затвор пистолета поворачивается в направлении, противоположном подбросу на угол около 2 град.. Благодаря этому подброс прицельных приспособлений оказывается несколько меньше, чем подброс ствола на величину данного угла. Это хотя и ненамного, но всё же улучшает контроль прицельных приспособлений при стрельбе.
В связи с уменьшением размеров задней части затвора, а также сокращением пространства в затыльнике рукоятки пистолета, требуется разработка компактного УСМ специальной конструкции.
В формате компьютерной 3Д-модели найдены возможные варианты механизмов пистолета с РНЗ с учетом специфики применения радиальных направляющих: принципиально-новый механизм запирания подствольной личинкой, компактный ударно-спусковой механизм ударникового типа, механизмы экстракции гильзы, затворной задержки, фиксатора магазина, уменьшающего риск утери магазина, индикаторы наличия патрона в патроннике, взведения УСМ и др.
Имеется вариант 3Д-модели пистолета с полимерной рамкой.
Особое внимание уделено технологичности изготовления радиальных направляющих, и других деталей в целом. Для этого найдены оптимальные конструкторские и технологические решения. Разработана технологичная форма затвора, для реализации которой потребовалась разработка специальной конструкции УСМ,
Возможное мнение, что радиальные направляющие приведут к значительному удорожанию изготовление пистолета нельзя признать компетентным и обоснованным. Утверждать подобное могут только те, кто не обладает хотя бы минимальными знаниями в технологии обработки металлов и абсолютно далек от тематики оружейного производства. Обработка деталей по окружности, в данном случае по радиусу является вполне технологичной и простой операцией, поддающейся автоматизации. Высокий уровень развития современных ЧПУ-технологий металлообработки позволяет вполне эффективно решать подобные задачи.
Габаритно-эргономический макет.
Для более углублённого исследования принципа изготовлен опытный (небоеспособный) габаритно-эргономический макет пистолета с РНЗ в натуральную величину (рис. 8). С помощью данного макета прояснены многие важные вопросы по конструкции, компоновке и эргономике.
Макет изготавливался впервые, подвергался неоднократным переделкам и содержит ряд ошибок.
Видеоролик 2. Движение затвора модели пистолета с РНЗ.
Тем не менее он наглядно демонстрирует принципиальную возможность осуществления движения затвора по радиальным направляющим (см. видео 2), удобную эргономику, низкий центр тяжести оружия, существенно улучшенную балансировку, реальное уменьшение габарита по высоте и большее удобство прицеливания за счет низкой прицельной линии, подтверждая этим целесообразность применения принципа РНЗ.
Пистолет - компактное оружие ближнего боя. Одно из его главных свойств - необременительность в ношении, а во многих случаях — и удобство для скрытого ношения. В этой связи принцип РНЗ позволяет достичь габаритного совершенства по высоте, толщине и длине оружия. Так при работе над компоновочной 3Д-моделью удалось достичь минимально возможной толщины оружия - 26 мм исходя из толщины магазина 22 мм и толщины стенок рукоятки пистолета 2 мм. Пистолеты-аналоги типа Глок имеют толщину порядка 31 мм — на 5 мм больше.
Сравнение габаритных характеристик с ближайшими аналогами класса «компакт» представлено в таблице 1. Таблица наглядно демонстрирует убедительное преимущество по габаритам, обеспечиваемое пистолету при использовании принципа РНЗ.
Таблица 1.
На принцип РНЗ и механизм запирания подствольной личинкой получен патент РФ .
Экспериментальный пистолет Рэнди Нерони - ближайший аналог по принципу устройства.
Доказательством, способным , надеюсь, устранить последние сомнения "непримиримых" скептиков в практической осуществимости и реальной работоспособности пистолета с РНЗ является его предельно-близкий по принципу устройства аналог - уникальный опытный пистолет талантливого оружейника из США Рэнди Нерони (Randy Neroni) с наклонными направляющими затвора (рис.9).
Пистолет выполнен в боевом варианте в калибре 9х19 Люгер. Информация об этом исключительно интересном пистолете лишь недавно появилась в сети Интернет.
Данный принцип наклонных направляющих затвора интересен тем, что он близок по своей сути к принципу радиальных направляющих и обеспечивает практически те же преимущества.
Приведённое ниже видео стрельбы из данного пистолета, наглядно и убедительно свидетельствует о работоспособности принципа наклонных, и как следствие из этого - радиальных направляющих затвора. Характер движения затвора с РНЗ можно сравнить по видео 2 выше по тексту.
Видеоролик 3. Стрельба из пистолета Рэнди Нерони.
Автор статьи в процессе работы над изучением РНЗ рассматривал также и вариант с наклонными направляющими, но пришел к выводу, что радиальные направляющие всё же имеют некоторые преимущества над наклонными.
Тем не менее, результат, достигнутый Neroni, косвенно доказывает - раз работают "наклонные", - будут работать и радиальные!
Своей работой Randy Neroni расширил представления о возможных конструкциях пистолета и этим безусловно внёс важный вклад в развитие современных представлений о механике короткоствольного оружия.
Заключение.
В научном и техническом отношении появление данного нового принципа имеет исключительно важное значение. Разработка концептуально-нового пистолета с РНЗ может стать новой ступенью, прорывом в дальнейшем развитии короткоствольного оружия. Ведь речь идет не о каком-то отдельном принципиально-новом механизме или опции - речь идёт о новом фундаментальном базовом принципе.
Применение принципа РНЗ способно существенно улучшить компактность, эргономику, контроль оружия при стрельбе и др. характеристики пистолета. Очевидно, что преимущество в уменьшении высоты оружия способно вывести пистолет в лидеры рынка пистолетов скрытого ношения. В целом, по совокупности характеристик речь вполне обоснованно может идти о подавляющем превосходстве пистолета с РНЗ над классическими пистолетами. Окончательные выводы можно сделать лишь после изготовления опытного образца и проведения его испытаний.
Резюме.
Принцип крайне интересен своей предельной простотой, пожалуй даже "лаконичностью"; исключительной парадоксальностью; и наконец неожиданностью решения проблемы, при том, что это решение лежало казалось бы у всех перед глазами, не исключая в первую очередь самого автора! Понадобилось более двух лет чтобы от первоначального категорического отрицания перейти к твердому убеждению в справедливости принципа.
Создаётся любопытный с познавательной точки зрения прецедент преодоления прочно укоренившихся стереотипов мышления и взгляда на проблему под неожиданным ракурсом что крайне важно в работе конструктора-разработчика в процессе конструкторского поиска проблемных решений сложных технических задач. Да и в целом - в творческом поиске любого творческого человека в любой сфере.
К сожалению переписка с организациями отрасли на протяжении 5 лет, несмотря на понимание и поддержку со стороны ряда руководителей и специалистов-оружейников, оказалась безрезультатной. В настоящее время ситуация в российской оружейной отрасли всячески препятствует продвижению в жизнь новых идей, которые могли бы в свою очередь способствовать улучшению этой ситуации.
Уникальная идея, которая могла бы послужить славе нашей великой отечественной оружейной школы оказывается невостребованной. "Двери и ставни отечественных оружейных фирм наглухо закрыты перед её носом".
Повторяется ситуация, как было множество раз прежде, когда наши перспективные изобретения и научные открытия находили применение сначала за границей, и лишь затем возвращались обратно "на родину" , но уже за другие деньги, приносили прибыль и давали рабочие места другим людям, способствуя развитию промышленности других стран...
............................................................................................................
Автор предлагает данную статью широкой аудитории профессионалов-оружейников, любителей оружия и стрелков-спортсменов для ознакомления с новым принципом и его популяризации.
В.Е. Шершнёв, г. Санкт-Петербург. октябрь 2021г.
#принцип радиальных направляющих затвора
#новый принцип устройства пистолета
#радиальные направляющие затвора
#пистолеты
#пистолет Шершнёва
#концептуально новый пистолет
#короткоствольное оружие
#короткоствол
#пистолеты и револьверы